Расчет и выбор посадок для подвижных и неподвижных соединений - курсовая по МСС

курсовая.doc

Расчет и выбор посадок для подвижного и неподвижного соединений .. ..6
1 Расчет и выбор посадок для подвижного соединения 6
2. Расчет и выбор посадок для неподвижного соединения 10
Расчет и выбор посадок для деталей сопрягаемых с подшипниками
Расчет размерных цепей методом полной взаимозаменяемости 17
Определение элементов соединений подвергаемых селективной сборке 20
Допуски и посадки шпоночного соединения 22
Список использованной литературы 25
Дисциплина «Метрология стандартизация и сертификация» является переходной от общетехнических к практическим.
Она рассматривает вопросы обеспечения точности геометрических параметров как необходимого условия обеспечивающего взаимозаменяемость и таких важных показателей как надёжность и долговечность.
На современном этапе развития науки и техники стандартизация охватывает все области жизни как на производстве так и в быту.
Курсовая работа является логическим завершением изучения дисциплины. При выполнении курсовой работы студент принимает самостоятельные решения по определению допусков и посадок различных соединений выбору измерительных инструментов методов обработки выбору станочного оборудования.
РАСЧЁТ И ВЫБОР ПОСАДОК ДЛЯ ПОДВИЖНЫХ И
НЕПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
1.1 Расчёт и выбор посадок для подвижного соединения
При проведении ремонта сельскохозяйственной техники тракторов и автомобилей часто приходится выбирать подвижные соединения. От обоснованного выбора подвижного соединения зависит качество ремонта и срок эксплуатации. Необоснованно выбранные зазоры могут привести к чрезмерному сокращению срока службы. При выборе посадки с зазором нужно учитывать эксплуатационные условия режим работы наличие и качество смазывающего материала.
Известно что в каждом известном случае необходимо применять свою методику расчета. Однако приведенная ниже последовательность расчета является наиболее общей и применима не только для соединения типа вал – подшипник скольжения но и других подвижных соединений: поршневой палец – втулка верхней головки шатуна промежуточные шкивы и звездочки – вал и др.
1.2 Определяем величину [2]
где - минимальный слой смазки в рабочем состоянии м;
- максимальный зазор в состоянии покоя м;
- номинальный диаметр сопряжения м;
- длина сопряжения м;
- абсолютная вязкость масла
- среднее удельное давление в подшипнике
1.3 Определяем величину наивыгоднейшего зазора [2]
где - наивыгоднейший зазор мкм.
1.4 По наивыгоднейшему зазору определим предварительную посадку из таблиц СТСЭВ 144-75 или ГОСТ 25347-82 по условию:
где - средний зазор по ГОСТу мкм.
Такому условию отвечает посадка 40 у которой
условие выполняется.
1.5 Определяем допуски вала и отверстия по предварительно выбранной посадке
1.6 Определим ориентировочно и и примем ближайшие табличные значения шероховатости
1.7 Определим величину расчётного зазора [2]
где - расчётный зазор мкм.
1.8 По таблицам ГОСТ 25347-82 подбираем окончательную посадку удовлетворяющую условию:
1.9 Для выбранной посадки определяем величины шероховатостей втулки и вала подбираем методы обработки и станочное оборудование.
Так как отверстие выполнено по JT8 а вал по JT9 определяем допуски [1табл.1].
Учитывая квалитет точности изготовления деталей и величины шероховатости назначаем методы обработки .
Отверстие – тонкое шлифование на внутришлифовальном станке 3Б250.
Вал – тонкое шлифование на круглошлифовальном станке 3150.
1.10 Производим проверку по наименьшей толщине масляного слоя исходя из условия: [2]
где - наименьшая толщина масляного слоя.
– условие выполняется следовательно сухого трение не будет; посадка выбрана правильно.
1.11 Выбираем универсальные средства измерения деталей соединения. Результаты выбора заносим в таблицу1.1
Таблица 1.1- Средства измерения для вала и отверстия
Номинальные размеры (мм) и поле допуска деталей
Предельная погрешность измерительного средства
Наименование измерительного средства
Индикаторный нутромер с измерительной головкой с точностью 001 мм при работе в границах участка мм.
Микрометр рычажного типа МР и МРИ с отсчётом 0002 мм в стойке.
1.12 Для выбранной посадке по таблицам 19 и 20 определяем отклонения и строим схему расположения полей допусков
1.13 Вычерчиваем эскизы соединения в сборе и его деталей с простановкой размеров шероховатости поверхности допусков формы и расположения поверхностей
2 Расчёт и выбор посадок для неподвижного соединения
Неподвижное соединение применяют для передачи крутящих моментов осевой силы или совместного их воздействия. Неподвижность сопрягаемых деталей достигается за счет упругих деформаций возникающих при запрессовки. Натяг в неподвижной посадке должен быть таким чтобы он гарантировал неподвижность оной детали относительно другой (вал – втулка) при воздействии заданной нагрузки и не вызывал разрушения деталей при их соединении
Исходные данные: dH=80мм; d2=130мм; Mкр=1270Нм; материал втулки – сталь 20ХН материал вала – сталь 20ХН.
2.1 Определяем величину наименьшего удельного давления между поверхностями сопряжения вала и втулки [2]
где - наименьшее удельное давление ;
- номинальный диаметр сопряжения ;
- коэффициент трения;
2.2 Находим величину наименьшего допустимого натяга [2]
где - наименьший допускаемый натяг м;
- модули упругости материала втулки и вала
соответственно ; - коэффициенты.
где - внутренний диаметр вала м;
- наружный диаметр втулки м;
- коэффициенты поперечных деформаций;
2.3 Выбираем из конструктивных соображений параметры шероховатости втулки и вала и назначаем вид обработки
Детали при запрессовке должны иметь хорошо обработанные поверхности поэтому принимаем:
для отверстия (чистовое шлифование на внутришлифовальном станке 3Б250).
для вала (круглошлифовальный станок 3150).
2.4 Вычисляем величину расчётного натяга с учётом наличия шероховатости поверхности вала и втулки [2]
где - расчётный натяг.
2.5 По таблицам ГОСТ 25347-82 находим посадку удовлетворяющую условию:
где - минимальный гостированный натяг.
Такому условию отвечает посадка 80 у которой
– условие выполняется.
2.6 Определим наибольшее удельное давление на сопряжённых поверхностях при наибольшем натяге выбранной посадки [2]
2.7 Вычисляем наибольшее напряжение во втулке [2]
где - наибольшее напряжение на втулке.
2.8 Проверяем прочность втулки по пределу текучести
где - предел текучести для ст20Х -=
- условие выполняется следовательно разрыва втулки не произойдет. Посадка выбрана верно.
2.9 Выберем средства измерения для вала и отверстия
Результаты выбора заносим в таблицу 1.2.
Таблица 1.2 - Средства измерения для вала и отверстия
Номинальные размеры (мм) и поля допусков деталей
Допустимая погрешность измерения
Наименование измерительного средства
Индикаторный нутромер с измерительной головкой с ценой деления 0001 или 0002 мм при работе в границах участка 0003мм
Микрометр рычажного типа МР и МРИ с отчётом 0002 мм в стойке
2.10 Для выбранной посадки по таблицам 19 и 20 определяем отклонения и строим схему расположения полей допусков
2.11 Вычерчиваем эскизы соединения в сборе и его деталей с простановкой размеров шероховатости поверхности и допусков формы и расположения поверхностей
РАСЧЁТ И ВЫБОР ПОСАДОК ПОД ПОДШИПНИКИ КАЧЕНИЯ
Правильно выбранные посадки колец подшипников качения способствуют надежности и долговечности их работы. Посадку подшипников качения на вал и в корпус выбирают в зависимости от характера нагружения колец: циркуляционного и местного.
Циркуляционно-нагруженное кольцо считается то которое вращается вместе с сопрягаемой деталью. Оно неподвижно соединяется с сопрягаемой деталь что обеспечивает его равномерный износ.
Кольцо которое сопрягается с неподвижной не вращающейся деталью называется местно-нагруженным. Оно должно сопрягаться с деталью по посадке с зазором что позволяет кольцу под действием толчков медленно проворачиваться по посадочной поверхности обеспечивая равномерный износ самого кольца и посадочной поверхности.
Исходные данные: № подшипника 0-308 позиция №6.
1 Определяем конструктивные размеры данного подшипника качения
Радиус закругления фаски
2 По таблице 6 находим поля допусков и отклонения для колец подшипника
Внутреннее кольцо - 40 .
Наружное кольцо - 90 .
3 По чертежу узла с учетом условий его работы устанавливаем вид нагружения колец подшипника: наружное кольцо вращается вместе с корпусом следовательно оно испытывает циркуляционный вид нагружения а внутреннее кольцо – местный.
4 Определяем посадку циркуляционно-нагруженного наружного кольца подшипника в корпус по формуле интенсивности нагружения. [2]
где - интенсивность нагружения Нмм;
к1-динамический коэффициент к1=1
к2-коэффициент учитывающий ослабление натяга при полом вале или тонкостенном корпусе к2=18
к3- коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки между рядами двурядных подшипников к3=1
По вычисленному значению интенсивности нагружения выбираем посадку наружного кольца подшипника в корпус по табл. 4[1].
5. Назначаем посадку местно нагруженного внутреннего кольца подшипника с валом [1 табл. 7]:
6. По таблицам 19 и 20 [1] определяем предельные отклонения и строим схемы расположения полей допусков для сопряжений внутреннего кольца подшипника с валом и наружного с корпусом.
7 вычерчиваем эскизы подшипникового узла и деталей с указанием размеров шероховатости поверхностей допусков формы и расположения поверхностей.
РАСЧЁТ РАЗМЕНЫХ ЦЕПЕЙ МЕТОДОМ ПОЛНОЙ
1 Выявляем составляющие звенья размерной цепи от которых зависит замыкающее звено и изобразим его графическую схему.
Замыкающее звено К = 2
К2 = 4 К 3 = 15 К 4 = 7 К 5 = 15 К 6 = 3
Здесь звенья К2-К6 – увеличивающие так как с увеличением численного значения любого из них величина замыкающего звена К = 2 увеличивается; звено К1 - уменьшающее.
2 Проверяем правильность составления размерной цепи [2]
где замыкающее звено мм;
номинальные размеры увеличивающих звеньев мм;
номинальные размеры уменьшающих размеров мм.
условие выполняется следовательно схема размерной цепи составлена правильно.
3 Устанавливаем единицы допуска (мкм) составляющих звеньев допуски которых требуется определить
4 Определяем средний коэффициент точности размерной цепи по формуле с учетом заданного условия
где - допуск замыкающего звена мкм;
- сумма допусков стандартных звеньев мкм.
5 По расчетному значению среднего коэффициента точности принимаем ближайшее табличное значение
Ему соответствует квалитет - .
6 По полученному квалитету назначаем допуски (мкм) на составляющие звенья .
7 Проверяем правильность решения размерной цепи [2]
Так как условие не выполняется необходимо произвести корректировку допуска одного из звеньев.
8 Сумма всех допусков меньше допуска замыкающего звена следовательно корректировку будем производить за счет наиболее сложного в изготовлении и измерении звена. Выбираем корректирующим звеном – звено и величину его допуска рассчитываем по формуле: [2]
9 Повторно проверяем правильность решения размерной цепи [2]
Условие выполняется следовательно размерная цепь решена правильно.
10 Назначаем отклонения на все звенья размерной цепи исходя из правила: для охватывающих поверхностей от нуля в «+» для охватываемых от нуля в «-». Тогда
11 Данные расчета сводим в таблицу 3.1.
Таблица 3.1 -Результаты расчётов размерной цепи
Предельные отклонения
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ СОЕДИНЕНИЙ
ПОДВЕРГАЕМЫХ СЕЛЕКТИВНОЙ СБОРКЕ
Данные: соединение 35 .
Требуемый зазор «натяг»
1 По заданным предельным зазорам группы вычисляем допуск посадки по зависимости [2]
2 Подбираем стандартные расширения величины допусков деталей [2]
3 Определяем величины предельного натяга и зазора в заданном соединении [2]
4 Определяем число групп сортировки деталей [2]
где n – число групп сортировки NminГОСТ – минимальный стандартный натяг. [2]
5 Определяем групповые допуски вала и отверстия . Величину групповых допусков вала и отверстия определяют путем деления допуска детали на число размерных групп n: [2]
6 Строим схему полей допусков сопряжения разделив поля допусков отверстия и вала на 8 размерных групп и указав предельные величины зазоров для одной любой размерной группы.
7 Составляем карту сортировщика с указанием предельных размеров валов и отверстий в каждой размерной группе.
Карта сортировщика в которой указаны предельные размеры валов и отверстий каждой размерной группы приведена в таблице 4.1. Каждая размерная группа посадки будет иметь одинаковую величину предельных зазоров т.е.
Поэтому достаточно определить зазоры только одной размерной группы.
Таблица 4.1 - Карта сортировщика для сортировки деталей сопряжения
Принятое значение размера
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСКОВ И ПОСАДОК
ШПОНОЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ
Исходные данные: вал 52 мм;
шпонка призматическая;
соединение – нормальное.
1 Определяем основные параметры шпонки шпоночных пазов вала и втулки :
глубина паза втулки .
2 В зависимости от вида соединения выбираем посадки шпонки в паз вала и паз втулки по ширине. Для паза вала - а для паза втулки - .
Для нормального соединения принимаем посадки: [2]
Шпонка – паз вала 16 ;
Шпонка – паз втулки 16 .
3 Назначаем поля допусков и отклонения на нецентрируемые размеры шпоночного соединения :
Результаты расчётов сводим в таблицу 5.1.
Таблица 5.1 - Размерные характеристики деталей шпоночного соединения
Наименование параметра
Номинальный размер мм
Предельные отклонения мм
Предельные размеры мм
Центрируемые размеры
Нецентрируемые размеры
4 Рассчитаем параметры шероховатости сопрягаемых поверхностей и выберем целесообразные методы обработки обеспечивающие заданную точность и шероховатость
Шероховатость шпонки на боковых поверхностях:
Шероховатость оснований шпонки:
Шероховатость боковых поверхностей паза вала:
Шероховатость боковых поверхностей паза втулки:
Шероховатость дна паза вала:
Шероховатость дна паза втулки:
5 Выбираем контрольно-измерительный инструмент применяемый для комплексной и поэлементной проверки шпоночных деталей
Контроль шпоночных соединений осуществляется специальными предельными калибрами: ширину пазов вала и втулки проверяем пластинами имеющими проходную и непроходную стороны; глубину паза вала – кольцевыми калибрами имеющими стержень с проходной и непроходной ступенями; глубину паза втулки – пробками со ступенчатой шпонкой.
6 Строим схемы полей допусков на центрируемые элементы шпоночного соединения.
7 Выполняем эскизы деталей шпоночного соединения поставив на них все размеры с условными и числовыми обозначениями отклонений шероховатости поверхности отклонении формы и расположения поверхностей
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Приложение к учебно – методическому пособию по решению задач по дисциплине «Метрология стандартизация и сертификация» :3 –е изд. – Курск. Гос. с. – х. ак. 2010. – 34 с.
Грищенко Н.В. Метрология стандартизация и сертификация : Учебно – методическое пособие Н.В. Грищенко И.А. Пучкова. – Курск: Изд – во Курск. гос. с. – х. ак. 2010. – 98 с.
Серый И.С. Взаимозаменяемость стандартизация и технические измерения. – 2-е издательство переработанное и дополненное. – М.: ВО Агропромиздат” 1987.